一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置，包括分別與待測樣品光路連接的輻照激光器和紅外探測器陣列，所述輻照激光器與待測樣品之間依次設(shè)有激光分光裝置、激光調(diào)制裝置和激光聚焦裝置，所述待測樣品與紅外探測器陣列之間依次設(shè)有紅外輻射成像裝置和紅外濾光裝置。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)利用具有較大像素尺寸的紅外探測器陣列來獲得較小尺寸的激光輻照點的紅外輻射信息，突破了紅外探測器陣列的像素尺寸對成像分辨率的限制，大大提高了激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率，有助于拓展該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光誘導(dǎo)紅外輻射成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]通過對物體在激光照射下產(chǎn)生的紅外輻射波進(jìn)行檢測分析來獲取物體信息是一種用途比較廣泛的無損檢測技術(shù)。這種技術(shù)也稱為光熱福射技術(shù)(Photo thermalrad1metry)o基于光熱福射測量技術(shù)的成像技術(shù)在無損檢測、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，包括對各種復(fù)合材料缺陷的檢測、表征、損傷與評估，半導(dǎo)體缺陷的測量、早期癌癥檢測等。
[0003]光熱輻射技術(shù)的基本測量原理是:一束激光束入射到樣品的表面，樣品吸收激光的能量后會引起局部溫度變化，從而引起樣品的紅外熱輻射的變化。因激光照射而引起的紅外熱輻射與樣品本身的物質(zhì)特性有關(guān)，通過測量激光照射引起的紅外熱輻射信號，可以獲得樣品的吸收系數(shù)、熱擴散系數(shù)等物質(zhì)特性。
[0004]在現(xiàn)有的激光誘導(dǎo)的光熱輻射測量技術(shù)中，通常是利用較大面積的激光光束照射物體，再利用紅外探測器陣列(例如紅外相機等)，直接獲得樣品的二維圖像。該方法的優(yōu)點是成像速度快；缺點是成像分辨率取決于紅外探測器陣列及其相關(guān)紅外成像系統(tǒng)，分辨率低；另外，因為需要進(jìn)行大面積照射，為保證靈敏度，也需要采用大功率的激光器，因而設(shè)備的制造和使用成本也比較昂貴。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置，能夠提高激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0007]一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置，該裝置包括分別與待測樣品光路連接的輻照激光器和紅外探測器陣列，所述輻照激光器與待測樣品之間依次設(shè)有激光分光裝置、激光調(diào)制裝置和激光聚焦裝置，所述待測樣品與紅外探測器陣列之間依次設(shè)有紅外輻射成像裝置和紅外濾光裝置。
[0008]本實用新型通過采用多個聚焦的激光束對待測樣品進(jìn)行分區(qū)域輻照成像，獲得待測樣品上不同區(qū)域的一系列的二維紅外輻射圖像；利用在可見光波段的輻照激光能夠聚焦成比較小的光斑這一特性，并且通過合理控制各個激光輻照點之間的距離，實現(xiàn)了利用具有較大像素尺寸的紅外探測器陣列來獲得較小尺寸的激光輻照點的紅外輻射信息，突破了紅外探測器陣列的像素尺寸對成像分辨率的限制，大大提高了激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率，有助于拓展該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1?圖3是本實用新型所述的提高紅外輻射成像分辨率的原理示意圖；
[0010]圖4是本實用新型所述的提高紅外輻射成像分辨率的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(反射式)；
[0011]圖5是本實用新型所述的提高紅外輻射成像分辨率的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(透射式)。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0013]如圖1所示，原有的激光激發(fā)紅外輻射成像技術(shù)中，通常是用一束面積較大的激光束對待測樣品進(jìn)行輻照，利用紅外探測器陣列來獲得激光引起的紅外輻射的二維圖像。這樣的成像方式中，成像分辨率是由紅外探測器陣列的最小像素尺寸和成像鏡頭系統(tǒng)來決定的。紅外輻射本身的波長比較長，通常用來檢測的波段在8?12微米左右。由于波長的限制，紅外探測器陣列的最小像素尺寸不可能做得太小，比較好的也在20微米左右，無法進(jìn)行高分辨率成像。
[0014]如圖2所示，本實用新型采用多個激光束對待測樣品進(jìn)行輻照，每一個激光束都聚焦到待測樣品上。此時，待測樣品上只有激光輻照點所產(chǎn)生的紅外輻射能夠成像在紅外探測器陣列上。由于所采用的激光束通常在可見光波段，波長相對比較短，可以會聚成比較小的光斑，比如I?2微米。當(dāng)這些激光束彼此之間的距離大于紅外探測器陣列的像素尺寸時，成像在紅外探測器陣列上的這些激光輻照點對應(yīng)不同的像素，因而是可分辨的。這種情況下，成像分辨率取決于激光輻照點的尺寸和紅外探測器陣列的像素尺寸中較小的那個。顯然，激光輻照點的尺寸要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于紅外探測器陣列的像素尺寸。由此可見，本實用新型利用激光激發(fā)紅外輻射成像的分辨率大大提高了。
[0015]如圖3所示，改變激光輻照點在待測樣品上的位置，采集這次所有激光輻照點的圖像，照此類推，通過依次掃描、采集來獲得待測樣品的全部的圖像信息。
[0016]實施例1:如圖4所示，一種反射式的提高紅外輻射成像分辨率的裝置，包括有順次設(shè)置的輻照激光器1、激光分光裝置2、激光調(diào)制裝置3、激光聚焦裝置4、待測樣品5、紅外輻射成像裝置6、紅外濾光裝置7和紅外探測器陣列8。
[0017]激光分光裝置2可采用分光片或分光棱鏡，激光調(diào)制裝置3可采用光調(diào)制器或者斬波器，對經(jīng)由激光分光裝置2產(chǎn)生的多個激光束進(jìn)行調(diào)制，激光聚焦裝置4可采用聚焦透鏡，紅外濾光裝置7可采用濾光片，允許波長在設(shè)定范圍內(nèi)的紅外輻射透過并進(jìn)入到紅外探測器陣列8中，而濾掉其它波段的輻射。
[0018]具體成像檢測過程是:輻照激光器I發(fā)出的激光光束經(jīng)過激光分光裝置2被分成多個激光束，這些激光束經(jīng)過激光調(diào)制裝置3調(diào)制后，經(jīng)由激光聚焦裝置4后照射到待測樣品5表面，在待測樣品上，所有激光輻照點彼此之間的距離均大于所采用的紅外探測器陣列8的像素尺寸。每一個激光束都產(chǎn)生相應(yīng)的紅外輻射，經(jīng)過待測樣品5前表面輻射的紅外信號由紅外輻射成像裝置6成像到紅外探測器陣列8上。每一個激光輻照點在紅外探測器陣列8上都是可分辨的，此時，獲得的紅外輻射圖像是這些激光輻照點對應(yīng)的紅外輻射圖像。
[0019]改變待測樣品5上激光輻照點的位置，并保持這些激光輻照點之間的距離大于所采用的紅外探測器陣列8的像素尺寸，采集這次輻照下所有激光輻照點的圖像。照此類推，通過依次掃描、采集來獲得待測樣品5的全部的圖像信息。
[0020]本實施例是利用在物體前表面輻射的紅外信號來對物體進(jìn)行成像。本實施例可用于固體材料的缺陷檢測，固體材料的缺陷檢測包括但不局限于半導(dǎo)體材料的缺陷檢測和復(fù)合材料的缺陷檢測；也可用于材料的物理特性的測定，物理特性包括但不局限于吸收系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)、顯微硬度以及層狀結(jié)構(gòu)參數(shù)等；還可用于醫(yī)療診斷等。
[0021]實施例2:如圖4所示，一種透射式的提高紅外輻射成像分辨率的裝置，包括有順次設(shè)置的輻照激光器1、激光分光裝置2、激光調(diào)制裝置3、激光聚焦裝置4、待測樣品5、紅外輻射成像裝置6、紅外濾光裝置7和紅外探測器陣列8。
[0022]與實施例1相比，本實施例是對透過待測樣品5的紅外輻射進(jìn)行成像檢測，具體成像檢測過程與實施例1相同，因此不再贅述。
[0023]以上所述實施方式僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本實用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高紅外輻射成像分辨率的裝置，其特征在于:該裝置包括分別與待測樣品光路連接的輻照激光器和紅外探測器陣列，所述輻照激光器與待測樣品之間依次設(shè)有激光分光裝置、激光調(diào)制裝置和激光聚焦裝置，所述待測樣品與紅外探測器陣列之間依次設(shè)有紅外輻射成像裝置和紅外濾光裝置。
【文檔編號】G01N21/63GK204228606SQ201420348578
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】陳堅, 吳令奇, 吳周令 申請人:無錫利弗莫爾儀器有限公司